(04) agenda interface layer media switching...

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By: Dr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I ١ Lecture (04) Network interface Layer media & switching I Agenda Physical layer : transmission media GUIDED MEDIA UNGUIDED MEDIA: WIRELESS Switched communication network Circuit switching technology Packet switching technique Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I ٢ Physical layer : transmission media Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I ٣ Data link Internetwork Transport Applications Data link Internetwork Transport Applications Network Interface Network Interface Classes of transmission media Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I ٤

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By:Dr. Ahmed ElShafee

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I١

Lecture (04)Network interface 

Layer media & switching I

Agenda• Physical layer :  transmission media• GUIDED MEDIA• UNGUIDED MEDIA: WIRELESS• Switched communication network• Circuit switching technology• Packet switching technique

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٢

Physical layer :  transmission media•

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٣

Data link

Internetwork

Transport

Applications

Data link

Internetwork

Transport

Applications

Netw

ork 

Interfa

ce

Netw

ork 

Interfa

ce

• Classes of transmission media

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٤

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GUIDED MEDIA• Guided media, which are those that provide a conduit from 

one device to another, include – twisted‐pair cable, – coaxial cable, and – fiber‐optic cable.

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٥

• Twisted‐pair cable

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• UTP and STP cables

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٧ Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٨

Page 3: (04) Agenda interface Layer media switching Idraelshafee.net/Fall2015/networks-i---lecture-04-2x2.pdf · UNGUIDED MEDIA: WIRELESS • Unguided media transport electromagnetic waves

• UTP connector

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٩

• UTP performance

• gauge is a measure of the thickness of the wireDr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I١٠

• Coaxial cable

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I١١

• Categories of coaxial cables

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• BNC connectors

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• Coaxial cable performance

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• Optical fiber

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• Fiber construction

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• Fiber-optic cable connectors

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• Bending of light ray

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• Propagation modes

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٢١

UNGUIDED MEDIA: WIRELESS• Unguided media transport electromagnetic waves without 

using a physical conductor. • This type of communication is often referred to as wireless 

communication.

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٢٢

• Electromagnetic spectrum for wireless communication

• Radio waves are used for multicast communications, such as radio and television, and paging systems.

• Microwaves are used for unicast communication such as cellular telephones, satellite networks,and wireless LANs.

• Infrared signals can be used for short‐range communication in a closed area using line‐of‐sight propagation.

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٢٣

• Propagation methods

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• bands

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• Wireless transmission waves

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٢٦

• Omnidirectional antenna

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٢٧

• Unidirectional antennas

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switched communication network

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

switched communication network (cont,..)Terminologies:• For transmission of data beyond a local area, communication 

is achieved by transmitting data from source to destination through a network of intermediate switching nodes;

• The switching nodes are not concerned with the content of the data their purpose is to provide a switching facility that will move the data from node to node until they reach their destination.

• Stations: The devices attached to the network, computers, terminals, telephones, or other communicating devices

• Node: switching devices whose purpose is to provide communication

• transmission links: connection between nodes and terminals٣٠

switched communication network (cont,..)• Node‐node links are usually multiplexed, using either 

frequency division multiplexing (FDM) or time division multiplexing (TDM).

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

switched communication network (cont,..)

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

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switched communication network (cont,..)

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

How it works?• data entering the network from a station are routed to the 

destination by being switched from node to node.• data from station A intended for station F are sent to node 4. • They may then be routed via nodes 5 and 6 or nodes 7 and 6 

to the destination.

switched communication network (cont,..)Topology:• Each station attaches to a node• Some nodes connect only to other nodes (eg., 5 and 7). • Other nodes have one or more stations attached as well (such 

nodes accept data from and deliver data to the attached stations.)

• It’s recommended that each connection has more than one possible path through the network for each pair of stations. • This enhances the reliability of the network. ٣٤

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

switched communication network (cont,..)Switching technologies• Two different technologies are used in wide area switched 

networks: circuit switching and packet switching. • These two technologies differ in the way the nodes switch 

information from one link to another on the way from source to destination.

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

Circuit switching technology• there is a dedicated communication path between two 

stations. • That path is a connected sequence of links between network 

nodes. • On each physical link, a logical channel is dedicated to the 

connection. • Communication via circuit switching involves three phases:

– Circuit establishment– Data transfer– Circuit disconnect 

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

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Circuit switching technology (cont,..)Circuit establishment –• Before any signals can be transmitted, an end‐to‐end (station‐

to‐station) circuit must be established.Data transfer –• Data can now be transmitted through the network between 

these two stations. • The transmission may be analog or digital, depending on the 

nature of the network. • Generally, the connection is full duplex.

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

Circuit switching technology (cont,..)Circuit disconnect –• After some period of data transfer, the connection is 

terminated, usually by the action of one of the two stations. • Signals must be propagated to the intermediate nodes to 

deallocate the dedicated resources.

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

Circuit switching technology (cont,..)Disadvantages• Circuit switching inefficient.• Channel capacity is dedicated for the duration of a 

connection, even if no data are being transferred• For a voice connection, utilization may be rather high, but it 

still does not approach 100%. • For a client/server or terminal‐to‐computer connection, the 

capacity may be idle during most of the time of the connection. 

• there is a delay prior to signal transfer for call establishment. 

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

Circuit switching technology (cont,..)AdvantagesHowever, once the circuit is established, the network is 

effectively transparent to the users.

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

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Circuit switching technology (cont,..)Public Switched Telephone network

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

Circuit switching technology (cont,..)• Circuit switching was developed to handle voice traffic but is 

now also used for data traffic.• The best‐known example of a circuit‐switching network is the 

public telephone network• collection of national networks interconnected to form the 

international service.• A public telecommunications network can be described using 

four generic architectural components:

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

Circuit switching technology (cont,..)• Subscribers: The devices that attach to the network, typically 

telephones, percentage of data traffic increases year by year.• Subscriber line: The link between the subscriber and the 

network, also referred to as the subscriber loop or local loop, mostly using twisted‐pair wire.

• Exchanges: The switching centers in the network. A switching center that directly supports subscribers is known as an end office.

• Trunks: The branches between exchanges. Trunks carry multiple voice frequency circuits using either FDM or synchronous TDM

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

Circuit switching technology (cont,..)Circuit Establishment

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

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Circuit switching technology (cont,..)• Subscribers connect directly to an end office, which switches 

traffic between subscribers and between a subscriber and other exchanges. 

• The other exchanges (intermediates) are responsible for routing and switching traffic between end offices.

• To connect two subscribers attached to the same end office, a circuit is set up directly between them. 

• If two subscribers connect to different end offices, a circuit between them consists of a chain of circuits through one or more intermediate offices.

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

Circuit switching technology (cont,..)

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

• “a” connection is established between lines “a” and “b” by simply setting up the connection through the end office.

• The connection between “c“ and “d” is more complex. • In “c”’s end office, a connection is established between line 

“c” and one channel on a TDM trunk to the intermediate switch. 

• In the intermediate switch, thatchannel is connected to a channelon a TDM trunk to “d”'s end office. In that end office, the channel is connected to line d.

Circuit switching technology (cont,..)key requirements for voice traffic• virtually no transmission delay • certainly no variation in delay.• A constant signal transmission rate • The quality of the received signal is sufficiently high.

These requirements are necessary to allow normal human conversation.

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

Circuit switching technology (cont,..)Conclusion• Circuit switching , well suited to the analog  or digital 

transmission of voice signals• In today‘s digital world, Circuit switching  is inefficient , 

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

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Circuit Switch Elements (digital switch)

• A network built around a single circuit‐switching node consists of a collection of stations attached to a central switching unit.

• The central switch establishes a dedicated path between any two devices that wish to communicate.

Circuit switching technology (cont,..)

Circuit switching technology (cont,..)• The heart of a modern system is a 

digital switch. digital switch• Its function is to provide a transparent 

signal path between any pair of attached devices. 

• The path is transparent to the attached pair of devices that there is a direct connection between them. 

• connection must allow full‐duplex transmission.

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

Circuit switching technology (cont,..)Components• network interface• Control unit1. network interface • element represents the functions 

and hardware needed to connect digital devices, such as data processing devices and digital telephones, to the network. 

• Analog telephones can also be attached if the network interface contains the logic for converting to digital signals.  ٥١

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

Circuit switching technology (cont,..)• Trunks to other digital switches carry 

TDM signals and provide the links for constructing multiple‐node networks.

2. control unit performs three general tasks: 1. Establishes connections;  as 

requested by the attached device. 2. Maintains the connection; because 

the digital switch uses time division principles, this may require ongoing manipulation of the switching elements. 

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• Tear down the connection; either in response to a request from one of the parties or for its own reasons.

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Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I

Thanks,..See you next week (ISA),…

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Fall 2015, Networks I٥٤